본 교재는 2021년부터 한남대학교의 ‘인류와 미래에너지’라는 교양과목을 강의하면서 준비했던 내용을 교재로 정리하여 출판한 것이다. 이 교과목은 10년 전쯤 물리학과에서 개설하였던 ‘에너지와 환경’이라는 이름의 교양과목에서 출발하였다. ‘에너지와 환경’은 주로 에너지에 주안점을 두었으며 여러 강사분들을 초빙하여 진행되었다. 그러나 추후에 교양과목으로서의 목적을 달성하면서 환경을 강조하기로 하였고, 범석훈 교수, 박경호 교수와 같은 훌륭한 분들께 본 강의를 의뢰하면서 점차 틀이 잡혀가기 시작하였다. 이처럼 다른 교수가 본 교과목을 맡아주신 동안 자료와 내용이 상당량 정리되었고, 덕분에 저자가 다시 강의를 맡은 2021년에는 이미 어느 정도 집필이 가능한 최소한의 준비가 완료된 상태였다. 거기에 저자가 다시 많은 자료를 추가하고 내용을 정리하면서 이와 같은 교재 집필이 이루어질 수 있었다.

1학기용으로 집필된 본 교재는 1부 ‘에너지의 빠른 이해’와 2부 ‘에너지의 깊은 이해’로 구성되었다. 1부는 1장 에너지의 정의, 2장 화석 에너지의 개요, 3장 핵에너지의 개요, 4장 대체 에너지의 개요, 5장 신에너지의 개요, 6장 세계 에너지의 현황과 지구온난화와 같은 총 6개 장으로 구성되었으며 에너지와 환경에 대한 내용을 빠르고 쉽게 이해할 수 있도록 집필하였다. 2부는 7장 수력 에너지의 이해, 8장 바이오매스 에너지의 이해, 9장 원자력 에너지의 이해, 10장 풍력 에너지의 이해, 11장 태양에너지의 이해, 12장 해양 에너지의 이해, 13장 지열 에너지의 이해, 14장 연료전지의 이해와 같은 총 8개 장으로 구성하였다. 2부는 화석 에너지를 제외한 다른 모든 에너지에 대한 원리, 종류, 정책 방향 등을 1부보다 깊고 넓게 취급하였다. 이공계 성향의 독자들에게는 이 내용들이 쉽게 느껴지겠지만, 인문사회계나 예체능계 성향의 독자들에게는 어렵게 느껴질 수도 있을 것이다. 그렇지만 이 내용들은 에너지를 절감하고 지구온난화를 지연시키고 줄이기 위해 교양적으로 알아야 하는 내용이라고 판단하였다. 또한 새로운 분야에 입문했을 때에는 기술적 내용을 어느 정도 알고 있어야만 정책 및 동향파악이 수월해지므로 다소 어렵게 느껴지는 부분이 있더라도 잘 따라와주기를 기대한다. 추후 독자들의 반응을 보면서 일부 내용은 보다 쉽게 수정할 수 있으며, 오탈자 등 책에서 나올 수 있는 수정사항 등은 자유아카데미 홈페이지(www.freeaca.com) 자료실에 제공할 예정이니 참고하길 바란다.

본 교재를 정리하고 집필하는 동안 교재 내용에 따라서 수업 자료가 일부 바뀔 때에도 불만없이 이해하고 성실하게 따라와준 ‘인류와 미래에너지’ 수강생들에게 감사를 전한다. 그리고 이로 인하여 다소간 연구지도에 부족함이 생긴 저자 연구실(광센서공학과 응용광학실)의 석박사과정생들인 손현주, 이종구, 윤석재 군에게 감사와 고마움을 느낀다. 아울러 본 집필 기간 6개월 동안 묵묵히 가정을 돌보고 상의해준 아내 한호은과 두 딸 조정민, 조정수에게도 사랑과 감사를 전하는 바이다. 또한 이 교재가 나올 때까지 신경을 많이 써주신 자유아카데미 여러분들에게도 심심한 감사를 드린다. 모든 독자들에게 행운과 행복이 가득하기를 바라며 서문 인사를 대신하는 바이다.

고려대학교 물리학과를 졸업하였으며 KAIST 대학원에서 석사, 박사 학위를 취득하였다. 한국표준과학연구원 선임연구원, 한남대학교 대학원장을 역임하였으며 현재 한남대학교 교양학부/광·센서공학과 교수로서 제자양성에 힘쓰고 있다.

Part 1 에너지에 대한 빠른 이해
Chapter 1 에너지 정의
1. 일과 에너지는 무엇인가?
2. 에너지의 역사
3. 에너지의 효율과 질
4. 에너지 분류

Chapter 2 화석 에너지의 개요
1. 석탄 에너지
2. 석유 에너지
3. 천연가스 에너지

Chapter 3 핵 에너지의 개요
1. 핵분열 에너지
2. 핵융합 에너지

Chapter 4 대체 에너지의 개요
1. 지열 에너지
2. 풍력 에너지
3. 해양 에너지

Chapter 5 신에너지의 개요
1. 태양에너지
2. 연료전지
3. MHD 발전
4. 바이오매스 에너지

Chapter 6 세계 에너지 현황과 지구온난화
1. 세계 에너지 현황
2. 세계 에너지 미래
3. 셰일가스의 발견 및 전망
4. 세계 각국의 정책 방향
5. 지구온난화
6. 국내 에너지 현황과 문제점
7. 국내 에너지 정책 방향

Part 2 에너지에 대한 깊은 이해
Chapter 7 수력 에너지의 이해
1. 전 세계 개발가능한 수력발전량
2. 수력발전의 조건
3. 댐의 종류와 구조
4. 수력발전용 터빈
5. 수력발전용 발전기
6. 소수력발전
7. 수력발전의 장단점

Chapter 8 바이오매스 에너지의 이해
1. 바이오매스 정의와 에너지원
2. 바이오매스 에너지의 응용

Chapter 9 원자력 에너지의 이해
1. 원자로의 종류와 핵분열 과정
2. 방사능 단위
3. 핵연료 농축
4. 핵연료 폐기
5. 원자로의 구조
6. 원자로의 종류

Chapter 10 풍력 에너지의 이해
1. 풍력 에너지의 역사
2. 풍력 에너지원
3. 풍력발전의 주요 요소
4. 풍력발전용 수직형 풍차
5. 풍력발전용 수평형 풍차
6. 해상 풍력발전소 및 기술개발 추세

Chapter 11 태양에너지의 이해
1. 태양에너지의 원천
2. 태양에너지의 발전 방식
3. 온실효과
4. 태양열 에너지의 온수/난방 응용
5. 태양열 에너지의 증류 장치 응용
6. 태양전지를 이용한 태양광 발전 원리
7. 태양광 발전 시스템과 태양전지 종류
8. 태양광 발전 정책

Chapter 12 해양 에너지의 이해
1. 해양 에너지의 종류
2. 조력발전
3. 파력발전
4. 조류발전
5. 해양온도차 발전

Chapter 13 지열 에너지의 이해
1. 지열발전의 원리와 종류
2. 지열발전의 역사
3. 지열발전의 현황과 전망

Chapter 14 연료전지의 이해
1. 연료전지의 작동원리와 장단점
2. 연료전지의 종류별 작동원리
3. 연료전지의 장점과 환경적 요인분석
4. 연료전지의 응용분야
5. 자동차용 개질기 소개 및 수소생산 기술
6. 연료전지의 정책 방향

참고문헌
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